Download efectos de la corriente eléctrica: térmico, magnético y químico

Cómo motivar a los estudiantes mediante actividades científicas atractivas
EFECTOS DE LA CORRIENTE ELÉCTRICA:
TÉRMICO, MAGNÉTICO Y QUÍMICO
Marisol de la Fuente Mendoza
IES LA CANAL DE NAVARRÉS
Navarrés (Valencia)
Introducción:
Al hablar de los efectos de la corriente eléctrica, nos referimos a las diferentes posibilidades
de transformación de la energía eléctrica en otras formas de energía útiles para los seres
humanos.
Algunos de los aprovechamientos domésticos e industriales de los efectos de la corriente
eléctrica son los siguientes: estufa eléctrica, termostato, fusible, lámpara incandescente,
electrólisis, motor eléctrico, etc.
Objetivos:
•
Conocer los elementos básicos de un circuito eléctrico.
•
Distinguir entre conductores y aislantes de la corriente eléctrica.
•
Observar los efectos que se presentan al circular una corriente eléctrica por un
conductor.
•
Realizar una breve introducción al electromagnetismo y a la electrólisis.
Relación del tema propuesto con el currículo del Curso:
Aparece en Física y Química de 1º de Bachillerato en el Núcleo 7 (ELECTRICIDAD),
donde dice: Estudio energético de la interacción eléctrica: efecto Joule. Efectos de la
corriente eléctrica: térmico, magnético y químico.
También está relacionado con el Bloque 2 (ENERGÍA Y ELECTRICIDAD) de 3º ESO y el
Bloque 3 (ENERGÍA, TRABAJO Y CALOR) de 4º ESO.
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Cómo motivar a los estudiantes mediante actividades científicas atractivas
Procedimiento:
Actividad 1: TÉRMICO (EFECTO JOULE)
MATERIAL: 2 bornes aislados, 3 cables de conexión de 0,5 m, 2 nueces dobles, fuente
de alimentación, hilo de nicrom de 0,2 mm, interruptor, panel de montajes, pinzas de
cocodrilo y varilla soporte.
NORMAS DE SEGURIDAD:
Para las 3 prácticas:
• Comprobar que los cables no estén rotos o pelados.
• No derramar agua sobre los enchufes.
PROCEDIMIENTO:
1) Colocamos los bornes aislados en los extremos de la varilla. Sujetamos el hilo de
nicrom entre las bornas de éstos (no es necesario cortar el hilo sobrante).
Colocamos, sobre el hilo, el peso (pinzas de cocodrilo). Con uno de los cables
conectamos un borne con la fuente; con otro cable, conectamos el otro borne a un
extremo del interruptor (que hemos colocado en el panel de montajes) y con el
tercer cable, conectamos el otro extremo del interruptor a la fuente.
2) Seleccionamos 12 V en la fuente, la encendemos y cerramos el interruptor del
circuito. Observamos lo que sucede y apagamos la fuente.
3) Invertimos el sentido de la corriente y observamos lo que sucede.
4) Conectamos los cables de la fuente a la salida de 12 V de corriente alterna (bornas
de color azul). Repetimos lo anterior y observamos. Apagamos la fuente y retiramos
el peso.
5) Reducimos la longitud del hilo acercando lo aisladores hasta una distancia de 15 cm
aproximadamente. Aflojamos una de las bornas y tensamos el hilo. Encendemos la
fuente, pulsamos el interruptor y observamos lo que sucede. Apagamos la fuente.
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Cómo motivar a los estudiantes mediante actividades científicas atractivas
CUESTIONES:
1. Realiza un dibujo del montaje.
2. Anota las observaciones realizadas en cada apartado.
3. Cuando pulsas el interruptor, ¿sube o baja el peso? Por lo tanto, el hilo ¿se contrae o
se dilata? Además, ¿cómo varía su temperatura?
4. ¿Influye el sentido de la corriente en el fenómeno observado?
5. Según la ley de Ohm, cuando aumenta la resistencia de un circuito, permaneciendo
constante la tensión aplicada, la intensidad de la corriente ¿aumenta o disminuye?
¿Qué ocurre cuando la resistencia disminuye?
6. Cuando reduces la longitud del hilo, su resistencia ¿aumenta o disminuye? Y, por lo
tanto, según la ley de Ohm, la intensidad de la corriente ¿aumenta o disminuye?
7. Como conclusión de todo lo anterior, explica razonadamente lo que sucede cuando
aumenta la intensidad de la corriente que circula por un hilo.
8. ¿Conoces alguna aplicación práctica del fenómeno que has observado en esta
experiencia?
9. ¿Qué sucedería si la intensidad de la corriente aumentase mucho?
10. ¿Podrías explicar el fundamento de un fusible y para qué sirve?
TIEMPO: 1 hora.
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Cómo motivar a los estudiantes mediante actividades científicas atractivas
Actividad 2: MAGNÉTICO (ELECTROIMÁN)
MATERIAL: Fuente de alimentación, bobina de 2000 espiras, bobina de 400 espiras,
núcleo de hierro, imán y cables de conexión.
PROCEDIMIENTO: Colocamos el núcleo de hierro en el interior de la bobina de 2000
espiras y la conectamos a la fuente (salida de 7 V en c.c.). Acercamos un imán a sus
inmediaciones y observamos las fuerzas de atracción y repulsión que se manifiestan.
CUESTIONES:
1. Realiza un dibujo del montaje.
2. Indica cuál es la cara N y cuál la cara S de la bobina.
3. Sustituye la bobina de 2000 espiras por una de 400. ¿Qué cambios observas en las
atracciones y repulsiones?
4. Extrae el núcleo de hierro del interior de la bobina, ¿qué observas?
5. Señala qué ocurre al invertir la polaridad.
TIEMPO: 1 hora.
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Actividad 3: QUÍMICO (ELECTRÓLISIS)
MATERIAL: 2 electrodos de carbón (extraídos de una batería), fuente de alimentación,
2 pinzas de cocodrilo, cables de conexión, bombilla, vaso de precipitados, agua
destilada, cloruro de sodio y sulfato de cobre.
NORMAS DE SEGURIDAD:
Manipular el sulfato de cobre con guantes y alejado de la cara (observar su pictograma).
PROCEDIMIENTO:
1) Introducimos los electrodos en el vaso y los conectamos a la pila y a la bombilla.
Observamos si la bombilla se enciende.
2) Echamos agua destilada en el vaso y observamos si la bombilla se enciende.
3) Añadimos cloruro de sodio al agua y anotamos lo que sucede.
4) Retiramos la disolución anterior y echamos en el vaso una disolución de sulfato de
cobre. Observamos lo que sucede.
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CUESTIONES:
1.
2.
3.
4.
Realiza un dibujo del montaje.
Anota las observaciones realizadas.
Extrae conclusiones.
En cuanto a la transformación de energía, ¿qué diferencia existe entre una pila
eléctrica y un dispositivo electrolítico?
5. Cita algunos usos de la electrólisis.
TIEMPO: 1 hora.
Análisis de la práctica:
Los objetivos buscados en esta práctica eran:
1. Conocer el funcionamiento de un circuito eléctrico básico.
2. Observar el efecto térmico y luminoso de la corriente eléctrica, así como sus
consecuencias.
3. Comprobar el campo magnético que se crea en los extremos de una bobina cuando
circula una corriente eléctrica por ella (construcción de un electroimán).
4. Distinguir disoluciones conductoras de la corriente eléctrica de las que no lo son
(realización de una electrólisis).
Se distribuyó a los 14 alumnos de 1º Bachillerato en 4 grupos y se les dejó todo el material.
Se repartieron los guiones, se leyó en voz alta el material y se dio una pequeña explicación.
Ellos realizaron el montaje y contestaron a las cuestiones antes de realizar la práctica. El
montaje del circuito lo realizaron sin dificultad, ya que en Tecnología lo han visto otros
años. Pero, lo que no habían comprobado eran los 3 efectos de la corriente eléctrica
estudiados en esta experiencia, hecho que pude comprobar con las siguientes
observaciones:
1. Para ellos fue una sorpresa observar la rapidez con que el hilo se dilataba al aumentar el
voltaje (cuando la pinza comienza a bajar).
2. Lo que más les llamó la atención fue observar que el hilo se ponía incandescente al
aproximar los bornes, e incluso podía cortar el plástico de un bolígrafo, producir una
humareda al cubrir el hilo con una bolsa de plástico o provocar la rotura del hilo al
aumentar el voltaje.
3. En el electroimán, les sorprendió el movimiento que éste era capaz de producir en un
imán abandonado libremente cerca de sus polos.
4. Cuando hicieron la electrólisis pudieron llevar a la práctica lo que ya habían escuchado
en alguna clase o habían leído en algún libro de Física y Química. También observaron
el cobreado de uno de los electrodos y de un clip.
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Análisis de los resultados:
Las cuestiones se contestaron antes de realizar la práctica y al finalizarla. En las del
electroimán fue donde mostraron un mayor desconocimiento. En cambio, en las de la
electrólisis acertaron todas y en las del efecto térmico también, excepto en las siguientes:
1. Según la ley de Ohm, cuando aumenta la resistencia de un circuito, permaneciendo
constante la tensión aplicada, la intensidad de la corriente ¿aumenta o disminuye? ¿Qué
ocurre cuando la resistencia disminuye? Contestan bien el 20 %.
2. ¿Conoces alguna aplicación práctica del fenómeno que has observado en esta
experiencia? Contestan bien el 30 %.
3. ¿Podrías explicar el fundamento de un fusible y para qué sirve? Contestan bien el 30 %.
Conclusiones de la práctica:
1. Han podido comprobar el efecto Joule de la corriente eléctrica una vez explicado en
clase. Se terminaba de ver en el Bloque de Electricidad.
2. También han podido realizar una electrólisis, algo que la mayoría no habían visto (salvo
alguna foto en un libro de texto).
3. El efecto térmico y químico también se puede comprobar en el laboratorio, con los
alumnos de 3º ESO (en el Bloque 2: Energía y electricidad) y con los de 4º ESO (en el
Bloque 3: Energía, trabajo y calor).
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